应用型本科院校城乡规划专业GIS课程改革初探——以金陵科技学院为例

苑惠丽，李吉英

（1.金陵科技学院建筑工程学院，江苏 南京 211169；2.滨州学院建筑工程学院，山东 滨州 256603）

地理信息系统（Geography Information System，GIS）是一门集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学和管理科学等于一体的新兴边缘学科。它既是一个学科，也是一门技术。其先进的数据处理和分析技术，使之在城乡规划、风景园林等领域有着广泛的应用[1]，如在城市规划的现状调研和分析、规划设计和实施以及评价和监督阶段都发挥着重要的作用。GIS专题地图、三维模拟为规划成果提供了丰富的表达方式[2，3]，网络GIS的出现为规划成果的分析论证及公众参与提供了广阔空间，促进了城市规划新思想新方法的发展，给城市规划工作带来了一系列的影响和冲击，实现了规划分析的广泛性、论证的严谨性和成果的弹性。因此，国内各大院校中城乡规划专业都相继开设了GIS课程[3]。

GIS作为地理信息系统专业的基础课程，理论体系庞大，基本知识点较多，有大量的学时作为承载，理论与实践教学相结合，且有配套的计算机、地理学等课程，为达到有效的教学目的奠定了基础。但对于城乡规划专业来说，该课程一般作为专业限选课存在，学时有限，对于教师授课和学生学习都带来很大挑战。而应用型本科院校是以培养应用型技术技能型人才为使命，培养出来的学生毕业后要能更快把学校理论知识实践运用到实际工作中，为社会创造新的价值。因此，在地方院校向应用转型发展的大环境下，调整该课程的教学内容、教学方式和手段，在有限的学时内让非GIS专业的学生掌握实实在在的GIS技能尤为重要。

1 国内外城乡规划专业GIS课程教学现状

1.1 GIS课程特点

GIS课程具有较强的理论性和技术性，课程的基本特点主要有：

①理论性强，基本概念多，比较抽象，如信息、投影等，课程内容涉及一定数量的分析方法，如叠加分析、网络分析等，特别是网络分析原理比较复杂，需要扎实的数学基础作为铺垫；

②实践操作性强，随着计算机技术的发展，熟练掌握基本理论后，还必须掌握常用GIS软件的操作，需要通过与其他专业课程相融合的实践教学来加深对其知识点的理解；

③多学科融合交叉，知识更新快，GIS是一门多学科融合交叉的综合性学科，结合了地理学与地图学以及遥感和计算机科学，随着物联网、大数据等新概念及建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）[4]、城市信息模型（City Information Modeling，CIM）[5-8]等新模型的出现，GIS知识更新加快，其在各行各业的应用更加广泛。

1.2 城乡规划专业GIS课程开设情况

目前，国内高等学校城市规划专业培养人才的目标基本上分为两个大方向：一是以侧重物质形态规划为主，对建筑形态、空间分析和成果表达能力要求相对较高，属于工学一级学科建筑学下的二级学科城市规划与设计；二是以侧重区域规划、经济地理为主，要求具有较强的宏观分析尤其是数据处理分析的能力，属于理学一级学科地理学下的二级学科人文地理。GIS技术在两个不同方向上的应用区别很大，前者侧重于对GIS的空间分析及其专题地图方面的功能应用，而后者更侧重于GIS对海量数据的处理能力[3]。参考国内不同层次高校（南京大学、鲁东大学等）发现，两个专业方向的人才培养方案中都开设了GIS相关课程以及其配套课程遥感概论等。

金陵科技学院城乡规划专业为建筑学科下的二级学科，自2012年开设《GIS与数字城市》专业课程，作为GIS课程的雏形，介绍地理信息系统的一些最基本的理论、方法和应用实例，讨论地理信息系统数据如何进行存贮、更新、查询、分析处理和综合应用，之后不断发展，积极响应国家提出“引导部分地方普通本科高校向应用型转变”的号召，金陵科技学院建筑系城乡规划专业准确定位，明确目标，在创办新兴应用型大学的理念指导下付出积极的探索和实践，在2015级人才培养方案修订中将课程名称改为《GIS在城乡规划中的应用》，课程内容在随后几年中逐步修订。

2 金陵科技学院城乡规划专业GIS课程教学的改革与创新

2.1 科学安排教学内容

2.1.1 教学内容优化，突出重点

GIS作为城乡规划专业的专业限选课，共32课时，课时少而知识点多，概念抽象，分析方法繁多。针对庞大的GIS理论体系，以实现GIS的应用性为原则，突出重点，进行模块化教学，按照课程内容可分为三个教学模块（下表）：第一模块为GIS的基本理论，包括GIS的基本概念、基本功能，以及GIS可以应用在城乡规划的哪些方面，初步介绍课程使用的软件平台；第二模块是常用的GIS分析技术，包括叠加分析、缓冲区分析等，结合日常规划业务，利用科研项目数据进行理论与实践的结合；第三模块对GIS软件平台的进一步应用，包括三维分析、交通网络分析等，同样结合教师的科研项目进行讲述。通过将GIS课程分为三大模块，内容之间紧密相连，层次分明，可使学生对本课程理论体系有全面清晰的认识和理解。

2.1.2 知识体系更新

GIS作为一门新兴学科，随着遥感技术发展带来的海量数据源和计算机技术的更新换代，GI经历着快速的知识和技术更新。软件方面，以ArcGIS为例，2019年3月的推出的10.7版本与之前的版本比较，对BIM的支持从底层到应用全面优化，尤其是Web端三维应用ArcGIS Urban提供了完整的城市规划解决方案。因此，在教学中可以将GIS最新的研究进展、新技术、新应用整合到教学内容中，提高理论和实践的结合。

2.1.3 教学内容与实际科研项目结合

在知识点的讲授中，紧紧围绕学校城乡规划省级重点学科建设内容，将中小城市国民经济和社会发展规划、城乡生态环境保护与绿地规划建设、城乡基础设施规划与集约型建设、城市地下空间规划设计、新城镇和新型美丽乡村规划设计、乡镇历史文化遗产保护等重点内容充分融入课堂教学以体现学校城乡规划应用型人才培养特色。在案例讲解中，侧重筛选南京市乡镇和周边中小城市交通规划、建筑容积率确定、用地适宜性评价、基础设施选址等实际问题作为相关案例。如在讲授地形分析和构建时，可结合教师在研项目，根据项目对三维地形模拟的需求，利用项目中CAD格式的地形数据讲解如何将其他数据类型转换为可以进行定量分析的Shapefile数据；如何将高程点数据转换为等高线数据；如何将等高线转换为直观显示地形的DEM、坡度、坡向等（下图）。GIS软件进一步拓展了学生对利用GIS技术进行地形可视化直观性的理解。

2.2 教学方法改进

依据GIS课程特点，经过长期的教学研究和教学实践，形成了有效的教学方法，活跃了课堂气氛，提高了课堂授课效果，主要体现在以下两个方面。

2.2.1 课堂教学模式改进

目前GIS课堂教学多是将多媒体理论教学和实验室实践过程分开，在完成理论教学的基础上，再进入实验室完成实验教学，导致理论和实践内容教学不同步。因此，为及时让学生理解抽象的理论内容，将教学内容全部在实验室中进行讲授，在讲解抽象的概念和方法时，随时在软件平台上进行现场演示，穿插案例教学内容，让学生融入课堂教学，激发学生学习兴趣，增加自主讨论环节，提高学生自主学习能力，从而提高该课程的教学水平。

GIS课程模块内容设置表

地形特征表达图

2.2.2 课程网络平台建设

传统的教学模式使老师与学生之间的交流仅限于课堂或课间的短暂时间，课下单独交流既增加了老师和学生的时间成本，也不利于学生课后问题的解决以及教师对课堂教学效果的评估和掌握。利用本课程作为校级优秀课程进行建设这一契机，通过GIS课程网络平台，不仅可以实现师生互动和答疑，而且教师可以将教学计划、教学大纲、多媒体课件以及本学科领域最新进展等资料上传至网络平台，使学生及时了解课程进展，建立师生之间的交流平台。

2.3 加强实践教学

《GIS在城乡规划中的应用》课程的实践性强，实践教学是教学环节中的重要部分，是提高学生实践操作能力、培养应用型人才的重要环节。结合学校的实际情况，主要从以下两个方面加强实践教学。

2.3.1 改善实践教学条件

在教学各项经费紧张的情况下，每年按照计划增加测量与GIS实验室软、硬件设施的投入，初步建立了大数据处理实验室，购置一批高性能计算机并组建了局域网，极大提高了数据处理速度，满足学生上机实践需要。另外，通过政府采购和校企合作等方式，购置了各种GIS软件，如MapGIS 10.3、虚拟城市软件仿真平台GeoSpace等，满足学生利用计算机进行各种GIS实践操作的需要。

2.3.2 完善实践教学考核制度

鉴于该课程内容和知识体系的综合性及实践性，评价方法突破传统的成绩评价手段，重点放在学生的学习过程和学习态度上，定性分析与定量分析相结合，重视学习过程中的主动性、创造性与积极性，该考核方法需要教师在整个教学过程中注意观察和做好记录，把学生平时的学习表现和其他考核成绩相互结合，给予学生多方面的评价。

因此，考核方式采用上机大作业的方式，结合上机成绩以及平时成绩综合评定，通过实际操作和实验报告综合评定实验成绩，学习态度与考勤记录占10%，操作规范与上机技能占20%，基本要求与完成程度占70%。

3 结语

本文结合学校城乡规划专业GIS课程实际情况、GIS技术在城乡规划中的应用趋势以及应用型本科院校人才培养目标，在总结GIS理论框架与特点的基础上，分析应用型本科院校GIS课程教学现状，针对以上教学问题，结合学校长期的教学研究和教学实践，重点从科学安排教学内容，教学方法改进和加强实践教学三个方面进行教学改革探索，并将这些具体措施实施于实际教学中，激发了学生的学习兴趣，取得较好的教学效果，可为同等院校地图学教学方法改革提供参考。